Сравнительная оценка токсического повреждения печени крыс после субхронического воздействия наночастиц разной химической природы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Повышенный риск здоровью рабочих создают частицы наноразмерного диапазона, которые образуются как побочный продукт многих технологических процессов в горнодобывающей и металлургической промышленностях. Печень как центр детоксикационных процессов в организме является органом-мишенью при попадании в организм практически любых вредных химических факторов производственной среды, а их воздействие может обусловливать развитие патологических процессов в печени.

Цель исследования – изучение особенностей гепатотоксического действия различных элементоксидных наночастиц (ЭО НЧ) на экспериментальной модели in vivo при субхроническом воздействии.

Материал и методы. Изучена гепатотоксичность ЭО НЧ на крысах. Были проведены 3 эксперимента при повторных внутрибрюшинных введениях наночастиц (НЧ): 1-й эксперимент – PbO, CdO, 2-й – NiO, 3-й – CuO, SeO в суммарных дозах от 4,5 до 72 мг/кг массы тела животного. В каждом из экспериментов была своя контрольная группа. НЧ были получены методом лазерной абляции из чистых металлических пластинок. Оценку гепатотоксичности у крыс проводили после окончания экспериментального периода по следующим показателям: масса печени, биохимические показатели крови, цитологический состав клеток печени и морфометрические параметры в ней.

Результаты. Наиболее выраженным гепатотоксическим действием из изученных наночастиц обладали НЧ NiO и НЧ CdO. Вместе с тем и эссенциальные элементы (такие как селен и медь) в форме наночастиц оксидов в изученных дозах оказывали гепатотоксическое действие.

При исследовании печени крыс после повторных внутрибрюшинных введений ЭО НЧ различной химической природы, были обнаружены негативные изменения у всех подопытных животных, наиболее выраженные при экспозиции к НЧ CdO и НЧ NiO. Выраженность биохимических изменений параметров печени не всегда соотносится со структурными нарушениями, выявляемыми гистологическими методами и методами оттискной цитологии.

Ограничения исследования. Исследование ограничено изучением токсических повреждений печени только у одного вида и пола животных с помощью гистологических, цитологических и биохимических параметров.

Заключение. Выраженность гепатотоксического действия изученных наночастиц (PbO, CdO, NiO, CuO, SeO) в субхроническом токсикологическом эксперименте на животных зависит от их химической природы.

Соблюдение этических стандартов. Экспериментальные исследования были одобрены локальным этическим комитетом учреждения (протоколы № 2 от 01.02.2018 г., № 4 от 01.02.2018 г., № 2 от 20.04.2021 г.)

Участие авторов:
Минигалиева И.А., Сутункова М.П. – концепция и дизайн исследования, научное редактирование текста;
Клинова С.В., Кунгурцева А.К. – сбор и обработка данных, подготовка иллюстраций, написание текста;
Валамина И.Е. – гистоморфологическая оценка;
Сахаутдинова Р.Р. – сбор и обработка данных, подготовка иллюстраций.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию: 19 июня 2024 / Поступила после доработки: 27 сентября 2024 / Принята в печать: 18 декабря 2024 / Опубликована: 25 февраля 2025

Об авторах

Ильзира Амировна Минигалиева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: ilzira-minigalieva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0097-7845

Доктор биол. наук, заведующая отделом токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург

e-mail: ilzira-minigalieva@yandex.ru

Марина Петровна Сутункова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: marinasutunkova@yandex.ru

Доктор мед. наук., директор ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург

e-mail: marinasutunkova@yandex.ru

Светлана Владиславовна Клинова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: klinovasv@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-0927-4062

Кандидат биол. наук, заведующий лабораторией промышленной токсикологии ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург

e-mail: klinovasv@ymrc.ru

Александра Кирилловна Кунгурцева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: tsaplinaak@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-3262-8527

Младший научный сотрудник ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург

e-mail: tsaplinaak@ymrc.ru

Ирина Евгеньевна Валамина

ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: ivalamina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7387-5287

Кандидат мед. наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией ЦНИЛ ГБОУ ВПО УГМУ, 620109, г. Екатеринбург

e-mail: ivalamina@mail.ru

Рената Рашидовна Сахаутдинова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: sahautdinova@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-2726-9259

Кандидат мед. наук, заведующая ДЛО НПО ДЛТ ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург

e-mail: sahautdinova@ymrc.ru

Список литературы

  1. Sarwar F., Malik N.R., Chow C.W., Alam K. Occupational exposure and consequent health impairments due to potential incidental nanoparticles in leather tanneries: An evidential appraisal of south Asian developing countries. Environment International. 2018; 117: 164–74.
  2. Colombo M. EASL clinical practice guidelines for the management of occupational liver diseases. Liver International. 2020; 40: 136–41.
  3. Pedata P., Petrarca C., Garzillo E.M., Gioacchino M. Immunotoxicological impact of occupational and environmental nanoparticles exposure: The influence of physical, chemical, and combined characteristics of the particles. Int J Immunopathol Pharmacol. 2016; 29: 343–53.
  4. Наволокин Н.А., Кун С.М. Морфологические изменения внутренних органов и головного мозга при пролонгированном пероральном введении наночастиц железа. Саратовский научно-медицинский журнал. 2011; 7(4): 760–2.
  5. Маслякова Г.Н., Пахомий С.С., Бучарская А.Б., Злобина О.В., Наволокин Н.А., Понукалин А.Н., Хлебцов Н.Г., Хлебцов Б.Н., Богатырев В.А. Морфологические изменения в органах лабораторных животных при длительном пероральном введении золотых наночастиц. Саратовский научно-медицинский журнал. 2013; 9(2): 208–13.
  6. Пахомий С.С., Бучарская А.Б., Наволокин Н.А., Маслякова Г.Н., Злобина О.В., Хлебцов Н.Г., Хлебцов Б.Н., Богатырев В.А. Морфологические изменения в печени лабораторных животных при пролонгированном введении золотых наночастиц. Саратовский научно-медицинский журнал. 2014; 10(2): 250–6.
  7. Почепцов А.Я., Великородная Ю.И., Филатов Б.Н. Влияние наночастиц золота на пролиферативную активность половых клеток крыс. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2012; 2(42): 47–50.
  8. Михеева Н.А. Проницаемость биологических барьеров для золотых наночастиц и вызываемые ими морфофизиологические изменения: Автореф. дисс. … доктора биол. наук. Саранск; 2018.
  9. Сизова Е.А., Мирошников С.А., Лебедев С.В., Глущенко Н.Н. Влияние многократного введения наночастиц меди на элементный состав печени крыс. Вестник Оренбургского государственного университета. 2012; 142: 188–90.
  10. Шейда Е.В., Русакова Е.А., Сизова Е.А., Сипайлова О.Ю., Косян Д.А. Изменения в морфофункциональном статусе, росте и развитии печени крыс при воздействии наночастиц Mo и MoO3. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019; 6: 140–3.
  11. Smutná T., Dumková J., Kristeková D., Laštovičková M., Jedličková A., Vrlíková L., Dočekal B., Alexa L., Kotasová H., Pelková V., Večeřa Z., Křůma K., Petráš J., Coufalík P., Všianský D., Záchej S., Pinkas D., Vondráček J., Hampl A., Mikuška P., Buchtová M. Macrophage‑mediated tissue response evoked by subchronic inhalation of lead oxide nanoparticles is associated with the alteration of phospholipases C and cholesterol transporters. Particle and Fibre Toxicology. 2022; 19: 1–28.
  12. Papp A., Oszla´nczi G., Horva´th E., Paulik E., Kozma G., Sa´pi A., Ko´nya Z., Szabo A. Consequences of subacute intratracheal exposure of rats to cadmium oxide nanoparticles: Electrophysiological and toxicological effects. Toxicol Ind Healt. 2012; 28: 933–41.
  13. Prakhya M., Pasupuleti S., Alapati S., Ganapathy S., Anumolu G. Toxicity of zinc oxide nanoparticles through oral route. Toxicol Ind Health. 2012; 28: 675–8.
  14. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Ya., Shishkina E.V., Makeyev O.H., Valamina I.E., Varaksin A.N., Panov V.G. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: B. Yan, H. Zhou, J. Gardea-Torresdey (Eds.) “Bioactivity of Engineered Nanoparticles”. Singapore: Springer. 2017; Chapter 11: 259–319.
  15. Рябова Ю.В., Сутункова М.П., Чемезов И.А., Шеломенцев И.Г., Клинова С.В., Сахаутдинова Р.Р. Оценка влияния наночастиц оксида селена на морфофункциональное состояние печени (экспериментальные данные). Анализ риска здоровью. 2023; 1: 147–56.
  16. Chaudhary R.G., Bhusari G.S., Tiple A.D., Rai A.R., Somkuvar S. R., Potbhare A.K., Lambat T.L., Ingle P.P., Abdala A.A. Metal/Metal Oxide Nanoparticles: Toxicity, Applications, and Future Prospects. Current Pharmaceutical Design. 2019; 25: 4013–29.
  17. Карпова Е.А., Щукина О.Г., Бенеманский В.В., Ильина О.П. Патоморфологическая оценка биологического действия препарата нано-селена при токсическом поражении печени. Acta Biomedica Scientifica. 2013; 6: 140–4.
  18. Kahalerras L., Otmani I., Abdennour C. The Allium triquetrum L. Leaves mitigated hepatotoxicity and nephrotoxicity induced by lead acetate in wistar rats. Biological Trace Element Research. 2022; 200: 4733–43.
  19. Satarug S., Gobe G.C., Vesey D.A., Phelps K.R. Cadmium and lead exposure, nephrotoxicity, and mortality. Toxics. 2020; 8(4): 86.
  20. Cirovic A., Denic A., Clarke B.L., Vassallo R., Cirovic A., Landry G.M. A hypoxia-driven occurrence of chronic kidney disease and osteoporosis in COPD individuals: New insights into environmental cadmium exposure. Toxicology. 2022; 482: 153355.
  21. Dong W., Zhang K., Gong Z., Luo T., Li J., Wang X., Zou H., Song R., Zhu J., Ma Y. N-acetylcysteine delayed cadmium-induced chronic kidney injury by activating the sirtuin 1–P53 signaling pathway. Chemico-Biological Interactions. 2023; 369: 110299.
  22. Dumková J., Smutná T., Vrlíková L., Le Coustumer P., Večeřa Z., Dočekal B., Mikuška P., Čapka L., Fictum P., Hampl A., Buchtová M. Sub-chronic inhalation of lead oxide nanoparticles revealed their broad distribution and tissue-specific subcellular localization in target organs. Part Fibre Toxicol. 2017; 14(1): 55.
  23. Markovac J., Goldstein G.W. Picomolar concentrations of lead stimulate brain protein kinase C. Nature. 1988; 334(6177): 71–3.
  24. Goldstein G.W. Lead poisoning and brain cell function. Environ Health Perspect. 1990; 89: 91–4.
  25. Meng Y., Zhou M., Wang T., Zhang G., Tu Y., Gong S., Zhang Y., Christiani D.C., Au W., Liu Y., Xia Z.L. Occupational lead exposure on genome-wide DNA methylation and DNA damage. Environ Pollut. 2022; 304: 119252.
  26. Wang K. Molecular mechanisms of hepatic apoptosis regulated by nuclear factors. Cell Signal. 2015; 27(4): 729–38.
  27. Клинова С.В., Грибова Ю.В., Сахаутдинова Р.Р. Цитоморфологические показатели мазков-отпечатков органов лабораторных животных как дополнительный метод оценки токсического влияния солей тяжелых металлов в эксперименте. Медицина труда и промышленная экология. 2020; 60: 860–2.
  28. Park E., Kim J., Kim B., Park E.Y. Association between environmental exposure to cadmium and risk of suspected non-alcoholic fatty liver disease. Chemosphere. 2021; 266: 128947.
  29. Рябова Ю.В., Сутункова М.П., Чемезов А.И., Минигалиева И.А., Бушуева Т.В., Шеломенцев И.Г., Клинова С.В. Оценка влияния на биоэнергетические процессы клеток наночастиц селена как фактора химического риска производственной и окружающей среды для здоровья. Здоровье населения и среда обитания. 2022; 9: 29–34.
  30. Капитанова В.К., Петрова Н.Э., Жданова М.Ю., Невская Л.В. Аллергия на металлы. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2019; 19(2): 88–93. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-2-88-93

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Клинова С.В., Кунгурцева А.К., Валамина И.Е., Сахаутдинова Р.Р., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 81728 от 11 декабря 2013.